最新混凝土結構設計原理第五版課后習題答案(存儲版)

　　

【正文】 壞前主裂縫逐漸明顯，受拉鋼筋的應力達到屈服強度，進入流幅階段，受拉變形的發展大于受壓變形，中和軸上升，使混凝土壓區高度迅速減小，最后壓區邊緣混凝土達到極限壓應變值，出現縱向裂縫而混凝土被壓碎，構件即告破壞，破壞時壓區的縱筋也能達到受壓屈服強度，這種破壞屬于延性破壞類型，其特點是受拉鋼筋先達到屈服強度，導致壓區混凝土壓碎。接著，由平截面假定可得曲率的計算式，將界限破壞時混凝土和鋼筋的應變值打入此式即為界限破壞時的曲率。α1fcα1fc 小偏心受壓破壞的截面等效計算圖形如圖11所示。a． 若，則按大偏心受壓情況計算，轉至①。5） 若，屬于小偏壓，則由其基本公式(1)得：其中 （），且當x≥h時取x＝h計算。6）重算，若與暫取的相符，則Nu即為所求；若不相符，轉到1)中，以新的再次循環。（2）對稱配筋矩形截面偏心受壓構件截面復核：步驟同不對稱配筋矩形截面偏心受壓構件的截面復核“類型三”和“類型四”，但此時取As＝，fy＝。設計時，現擬定構件的截面尺寸和鋼筋布置方案，然后按下列公式復核所能承受的軸向承載力設計值Nu：式中 Nu0——構件截面軸心受壓承載力設計值。假設按螺旋箍筋柱進行計算（1）假定縱筋配筋率＝，則得＝A＝1924mm2。取＝則 ＝由求得：＝＝＝2－＝＝＜＜＝故由求得＝155mm2＜故取＝因此，受拉鋼筋和受壓鋼筋均取＝＝480mm2和均選配218鋼筋（＝＝509mm2）驗算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力：由l0/b＝6000/400＝15，查表得：＝＝＝＞N＝3170kN驗算結果安全。則 ＝3508855N＞3100000N滿足要求。 小偏心受拉構件在臨破壞前，一般情況是截面全部裂通，拉力完全由鋼筋承擔。e＝e0－h/2+as＝900－450/2+45＝720mm先假定x＝xb＝h0＝405＝223mm來計算值。2） 對箱形截面鋼筋混凝土剪扭構件a．對一般剪扭構件受剪承載力：受拉承載力： （9）式中 近似按式（6）計算。在受扭計算中，為了避免少筋破壞，受扭構件的配筋應有最小配筋量的要求，受扭構件的最小縱筋和箍筋配筋量，可根據鋼筋混凝土構件所能承受的扭矩T不低于相同截面素混凝土構件的開裂扭矩Tcr的原則確定；為了避免發生超筋破壞，構件的截面尺寸應滿足一定的要求，即：當(或)≤4時，；當(或)＝6時，當4＜(或)＜6時，按線性內插法確定。這兩個表達式都表示了剪力V與扭矩T之間相互影響的關系，即剪扭相關性。由題目已知條件，查表知：fc＝ N/mm2，ft＝ N/mm2，fy＝360 N/mm2，fyv＝210 N/mm2，cmin＝35mm（1）驗算雨篷梁截面尺寸取as＝45mm，h0＝h－as＝240－45＝195mmWt＝mm2＝＜4則 ＝ N/mm2≤＝1＝ N/mm2故截面尺寸滿足要求又 ＝ N/mm2＞＝＝ N/mm2故需按計算配置鋼筋。（6）驗。m，V＝16kN，確定其配筋。 我國規范受扭承載力計算公式中的系數為剪扭構件混凝土受扭承載力降低系數，它反映了剪力對剪扭構件混凝土受扭承載力的影響程度。我國《混凝土結構設計規范》取的限制條件為：≤≤，且當＞，按＝。（2）《混凝土結構設計規范》對構件混凝土剪扭構件的扭曲截面承載力計算，類似于純扭構件的截面承載力計算，亦根據截面形式的不同，采用不同的計算公式，步驟如下：1） 對矩形截面鋼筋混凝土剪扭構件a. 對一般剪扭構件受剪承載力： （4）受扭承載力： （5）式中 為剪扭構件混凝土受拉承載力降低系數，一般剪扭構件的值按下式計算：＝ （6）b. 對集中荷載作用下獨立的鋼筋混凝土剪扭構件(包括作用有多種荷載，且其中集中荷載對支座截面或節點邊緣所產生的剪力值占總剪力值的75％以上的情況)受剪承載力： （7）受扭承載力：同式（5）。而軸向壓力的存在則能推遲垂直裂縫的出現，并使裂縫寬度減小，從而使得偏心受壓構件的斜截面受剪承載力比無軸向壓力時要高一些，但有一定限度，當軸壓比N/fcbh＝～，再增加軸向壓力就將轉變為帶有斜裂縫的小偏心受壓的破壞情況，斜截面受剪承載力達到最大值，因此，在計算偏心受壓構件的斜截面受剪承載力時，注意當軸向壓力N，取N＝，A為構件的截面面積。＝506＋700／2－45＝841mm則 ＝1312mm2＞＝80700＝112mm2受拉鋼筋和受壓鋼筋均選配220＋222鋼筋（＝＝1388mm2）第7章 受拉構件的截面承載力思 考 題 當軸心受拉桿件的受拉鋼筋強度不同時，其正截面的受拉承載力Nu等于各根鋼筋的抗拉強度設計值與其截面面積的乘積之和。可通過加寬截面尺寸、提高混凝土強度等級或加大鋼筋截面來解決。＝897＋600／2－45＝1152mm ＝225mm2＜mm2因此，取＝mm2，選用412（＝452mm2）由得： 即 mmmm＞x＞＝90mm故 ＝2515mm2＞mm2選用428鋼筋（As＝2463mm2，％）驗算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力：由l0/b＝7200/300＝24，查表得：＝＝＝＞N＝550kN驗算結果安全。若符合下列公式的要求時則可不進行斜截面受剪承載力計算，而僅需根據構造要求配置箍筋。 從理論上分析，雙向偏心受壓構件的正截面承載力計算公式如下：由于利用上述公式進行雙向偏心受壓計算的過程非常繁瑣，各國規范都采用近似方法來計算。 （1）對稱配筋矩形截面偏心受壓構件截面設計：類型五 已知：bh， fc，fy＝，l0/h，N，M，求As()。驗算反向破壞時的承載力： 驗算垂直于彎矩作用平面的承載力，求得Nu。(以上所有計算求得的As和均應滿足最小配筋率的要求)類型二 已知：bh， fc，fy，l0/h，N，M，求As。按軸心受壓構件公式驗算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力，即驗算：，若，則需要對構件重新設計(重新選擇截面尺寸或材料強度)。適用條件為：1）x≤xb；2）x≥2。軸心受壓長柱所承受的軸向壓力N與其縱向彎曲后產生的側向最大撓度值f的乘積就是偏心受壓長柱由縱向彎曲引起的最大的二階彎矩，簡稱二階彎矩。 鋼筋混凝土偏心受壓短柱的破壞形態有受拉破壞和受壓破壞兩種情況。AC段：配置箍筋8150（可以） 屬厚腹梁＝250515＝460281N＝154936N故 Vu＝min｛154936，460281｝＝154936N＝154936，得：P1＝CD段：配置箍筋6200（不滿足），取故 ＝80549N＝80549，得：P2＝由以上計算結果可知，該梁所能承受的極限荷載設計值P＝min｛P1，P2｝＝第6章 受壓構件的截面承載力思 考 題 軸心受壓普通箍筋短柱的破壞形態是隨著荷載的增加，柱中開始出現微細裂縫，在臨近破壞荷載時，柱四周出現明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎，柱子即告破壞。AC段：＝250565＝141391N＜VA＝207000N必須按計算配置箍筋。在AC段：N＜Vmax＝100000N需要進行配箍計算則 選配箍筋8150，實有（可以）＝％＞＝％（可以）在CD段：只受彎矩不受剪力，可以不配置箍筋。 （1）求剪力設計值支座邊緣處截面的剪力值最大＝144kN（2）驗算截面條件hw＝h0＝600－35＝565mm，屬厚腹梁 ＝1=504969N＞Vmax＝144000N截面符合要求。箍筋的間距在綁扎骨架中不應大于15d，同時不應大于400mm。該彎起縱筋與梁截面高度中心線的交點及其彎起點分別垂直對應于MR圖中的兩點，用斜直線連接這兩點，這樣繪制而成的MR圖，能完全包住M圖，這樣既能保證梁的正截面和斜截面的受彎承載力不致于破壞，又能將部分縱筋彎起，利用其受剪，達到經濟的效果。另外，由于梁頂的均布荷載對混凝土保護層起著側向約束作用，因而，負彎矩區段內不會有嚴重的粘結裂縫，即使在正彎矩區段內存在有粘結破壞，但也不嚴重。為避免發生斜拉破壞，設計時，對有腹筋梁，箍筋的用量不能太少，即箍筋的配箍率必須不小于規定的最小配箍率；對無腹筋板，則必須用專門公式加以驗算。 簡支梁斜截面受剪機理的力學模型主要有三種。在剪彎區段內，由于截面上同時作用有彎矩M和剪力V，在梁的下部剪拉區，因彎矩產生的拉應力和因剪力產生的剪應力形成了斜向的主拉應力，當混凝土的抗拉強度不足時，則開裂，并逐漸形成與主拉應力相垂直的斜向裂縫。mM2＝M－M1＝250－＝（2）選用混凝土強度等級為C60時fc＝，ft＝，＝＝360N/mm2，＝，＝鑒別類型：假設受拉鋼筋排成兩排，故取as＝60mm，則h0＝h－as＝750－60＝690mm＝假設受拉鋼筋放兩排，故as＝60mm，則h0＝h－as＝500－60＝440mm取＝，則＝＝＝628mm2＝＝圖3＝2548mm2受拉鋼筋選用322＋325的鋼筋，As＝2613mm2；受壓鋼筋選用220mm的鋼筋，＝628mm2。選用6120，As＝236mm2。mMGk＝+＝ kNm M2＝＝＝[]＝ kNx≥2的雙筋梁出現在受壓鋼筋在構件破壞時達到屈服強度的情況下，此時正截面受彎承載力按公式：計算；x＜2的雙筋梁出現在受壓鋼筋在構件破壞時不能達到其屈服強度的情況下，此時正截面受彎承載力按公式：計算。由于超筋梁破壞時受拉鋼筋應力低于屈服強度，使得配置過多的受拉鋼筋不能充分發揮作用，造成鋼材的浪費，且它是在沒有明顯預兆的情況下由于受壓區混凝土被壓碎而突然破壞，屬于脆性破壞類型，故在實際工程中不允許采用。 所謂“界限破壞”，是指正截面上的受拉鋼筋的應變達到屈服的同時，受壓區混凝土邊緣纖維的應變也正好達到混凝土極限壓應變時所發生的破壞。按荷載的準永久組合時，荷載效應組合的設計值S取為永久荷載的標準值與可變荷載的準永久值之和。不等式右側為結構承載力，用承載力函數R(…)表示，表明其為混凝土和鋼筋強度標準值(fCk、fSk)、分項系數(、)、幾何尺寸標準值(ak)以及其他參數的函數。 設R表示結構構件抗力，S表示荷載效應，Z＝R－S就是結構的功能函數。μ越大，表示曲線離縱軸越遠；σ越大，表示數據越分散，曲線扁而平；反之，則數據越集中，曲線高而窄。由于材料強度的離散性、構件截面尺寸的施工誤差及簡化計算時由于近似處理某些系數的誤差，使得結構構件的抗力具有不確定的性質，所以抗力是一個隨機變量。此外，對高度較大的混凝土構件應分層澆注或二次澆搗，另外，對于銹蝕鋼筋，一般除重銹鋼筋外，可不必除銹。 鋼筋主要有熱軋鋼筋、高強鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋等多種形式。減少徐變的方法有：1）減小混凝土的水泥用量和水灰比；2）采用較堅硬的骨料；3）養護時盡量保持高溫高濕，使水泥水化作用充分；4）受到荷載作用后所處的環境盡量溫度低、濕度高。 連接混凝土受壓應力—應變曲線的原點至曲線任一點處割線的斜率，即為混凝土的變形模量。我國新《規范》規定的混凝土強度等級有C1CC2CC3CC4C50、C5C60、C6C70、C75和C80，共14個等級。第2章 混凝土結構材料的物理力學性能思 考 題 ①混凝土的立方體抗壓強度標準值fcu,k是根據以邊長為150mm的立方體為標準試件，在(20177。《混凝土結構設計原理》思考題及習題（參考答案）蘇州科技學院土木工程系2003年8月第1章 緒論思 考 題 鋼筋混凝土梁破壞時的特點是：受拉鋼筋屈服，受壓區混凝土被壓碎，破壞前變形較大，有明顯預兆，屬于延性破壞類型。學習本課程要注意以下問題：1）加強實驗、實踐性教學環節并注意擴大知識面；2）突出重點，并注意難點的學習；3）深刻理解重要的概念，熟練掌握設計計算的基本功，切忌死記硬背。 混凝土的強度等級是根據立方體抗壓強度標準值確定的。常用的表示混凝土單軸向受壓應力—應變曲線的數學模型有兩種，：上升段為二次拋物線，下降段為斜直線；第二種為德國Rusch建議的模型：上升段采用二次拋物線，下降段采用水平直線。影響混凝土徐變的主要因素有：1）時間參數；2）混凝土的應力大小；3）加載時混凝土的齡期；4）混凝土的組成成分；5）混凝土的制作方法及養護條件；6）構件的形狀及尺寸；7）鋼筋的存在等。常用的鋼筋應力—應變曲線的數學模型有以下三種：1）描述完全彈塑性的雙直線模型；2）描述完全彈塑性加硬化的三折線模型；3）描述彈塑性的雙斜線模型。保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結力的構造措施有：1）對不同等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度和錨固長度；2）為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結，必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護層最小厚度的要求；3）在鋼筋的搭接接頭范圍內應加密箍筋；4）為了保證足夠的粘結在鋼筋端部應設置彎鉤。結構構件的抗力與構件的幾何尺寸、配筋情況、混凝土和鋼筋的強度等級等因素有關。 正態分布概率密度曲線主要有平均值μ和標準差σ兩個數字特征。我國《建筑結構設計統一標準》定義結構可靠度是結構在設計工作壽命內，在正常條件下，完成預定功能的概率。 我國“規范”承載力極限狀態設計表達式如下：1) 對由可變荷載效應控制的組合，其表達式一般形式為：2) 對由永久荷載效應控制的組合，其表達式一般形式為：式中，——結構構件的重要性系數，與安全等級對應，；